Étude expérimentale et modélisation d'une opération d'extrusion réactive

par Françoise Berzin

Thèse de doctorat en Sciences et Génie des matériaux

Sous la direction de Bruno Vergnes.

Soutenue en 1998

à l'ENSMP .


  • Résumé

    Le procédé d'extrusion bivis est de plus en plus employé pour mettre au point des matériaux à propriétés spécifiques, en particulier en l'utilisant comme un réacteur chimique continu. On peut ainsi, en l'absence de solvant, effectuer des opérations de polymérisation, de fonctionnalisation, de greffage et diverses modifications chimiques. La maîtrise du procédé d'extrusion est par conséquent un point clé pour obtenir les résultats escomptés. Or, il s'agit là d'un processus complexe ou interviennent de nombreux facteurs souvent interdépendants. La simulation apparaît donc comme un outil essentiel permettant à la fois de comprendre et d'analyser les résultats expérimentaux mais également de proposer des démarches pertinentes en terme d'optimisation du procédé. Ce travail porte sur l’étude expérimentale et la modélisation d’opérations d'extrusion réactive au sein d'une extrudeuse bivis corotative. Nous nous sommes intéressés à des problèmes de complexité croissante. Dans un premier temps, nous avons étudié une réaction chimique dont le degré d'avancement était sans conséquence majeure sur la rhéologie du système (la transestérification des copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle). Il nous a ainsi été possible de calculer de manière découplée l'avancement de la réaction et les paramètres thermomécaniques de l’écoulement. Nous nous sommes ensuite penchés sur des réactions influant fortement sur le comportement rhéologique du matériau, à travers l’étude de la dégradation peroxydique du polypropylène. La masse moléculaire du système et donc sa viscosité évoluent alors de manière importante au cours du procédé d'extrusion et il est nécessaire de mettre en place des couplages forts entre la thermomecanique de l’écoulement, la cinétique de la réaction et les modifications induites par celle-ci sur le comportement rhéologique. Dans les deux cas, les résultats du modèle ont été confrontés avec succès aux expérimentations effectuées sur différents types de machines.

  • Titre traduit

    Experimental study and modeling of a reactive extrusion operation


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Informations

  • Détails : 1 vol. (165 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [149-155], 143 réf.

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  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : EMP 147.141 CCL. TH. 924
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